Experimental study on interfacial area transport of two-phase bubbly flow in a vertical large-diameter square duct

鉛直大口径正方形管内における二相気泡流の界面積輸送に関する実験的研究

Shen, X.*; 孫 昊旻   ; Deng, B.*; 日引 俊*; 中村 秀夫  

Shen, X.*; Sun, Haomin; Deng, B.*; Hibiki, Takashi*; Nakamura, Hideo

主に4センサープローブを用いて、鉛直大口径正方形管内における上昇気泡流に関する実験的研究を実施した。流れ方向3断面における、局所界面積濃度、ボイド率、3次元気泡速度、気泡径を計測した。界面積輸送方程式やその中の気泡合体分裂モデルは、二相流における界面積濃度の予測に多用されてきたものの、主に円管や小口径管の二相流実験から構築されており、大口径正方形管に対する適応性の検証がされていない。そこで本研究では、大口径正方形管で取得したデータベースを用いて、既存の1次元1グループ界面積輸送方程式の気泡合体分裂モデルの大口径正方形管への適応性を評価した。最良のモデルに基づく予測と実験結果との誤差は25%であることを示した。

An experimental study on upward bubbly air-water flows in a vertical large-diameter square duct have been performed by mainly using four-sensor probes. Local measurements of interfacial area concentration (IAC), void fraction, 3D bubble velocity vector and bubble diameter at 3 axial positions were conducted. Although the interfacial area transport equation (IATE) and its bubble coalescence and breakup models have already played an important role in predicting the IAC in general two-phase flow fields, they are mainly developed based on the two-phase flow experimental data taken in round pipes or small diameter channels. To confirm their usability in large-diameter square duct, this study has evaluated the 1D one-group IATE with its 6 sets of bubble coalescence and breakup models with the presently-obtained database. It was found the relative error between the best prediction and the database was 25%.